اثرات کشت مخلوط زعفران و انگور بر تعداد گل زعفران و جامعه میکروبی ریزوسفر

پیشینه: زعفران (Crocus sativus L.) یک گیاه ارزشمند است. در مطالعه ما، تعداد گل‌های زعفران را در دو الگوی کشت (تک‌کشتی زعفران و کشت مخلوط زعفران-انگور) شمارش کردیم و تنوع و ترکیب جامعه میکروبی را با استفاده از روش‌های توالی‌یابی با توان عملیاتی بالا Illumina بر اساس آمپلیکون‌های 16 S و ITS تجزیه و تحلیل کردیم. نتایج: نتایج نشان داد که کشت مخلوط زعفران-انگور در مقایسه با کشت تک‌کشتی زعفران، تعداد گل‌ها را به طور قابل توجهی افزایش داد (P < 0.01). کشت مخلوط زعفران-انگور بر خواص شیمیایی خاک ریزوسفر تأثیر گذاشت و جوامع میکروبی ریزوسفر را تغییر داد. pH خاک ریزوسفر کشت مخلوط به طور قابل توجهی از 5.84 به 6.43 افزایش یافت. همبستگی اسپیرمن همبستگی مثبت و معنی‌داری بین pH و باسیلوس، اسفینگوموناس، اسفینگوباکتریوم، هالوموناس، سودولابریس و دونگیا نشان داد.

برعکس، در باکتری‌ها، همبستگی منفی معنی‌داری با Pedobacter، Achromobacter، Tumebacillus و Sphingopyxis نشان داد. در قارچ‌ها، همبستگی منفی معنی‌داری مشاهده شد. اگرچه تفاوت معنی‌داری در تنوع وجود نداشت، اما کشت مخلوط، غنای مشاهده شده و تنوع زیستی هر دو باکتری و قارچ را در مقایسه با کشت تکی افزایش داد. کشت مخلوط، تسلط گونه‌های میکروبی خاصی از جمله Fictibacillus، Microbacterium و Glutamicibacter را در بین جنس‌های باکتریایی و همچنین Fusarium و Arthrographis را در بین جنس‌های قارچی کاهش داد. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل عملکردی نشان داد که کشت مخلوط در اکسیداسیون هیدروژن تاریک، نیترات‌زدایی، نیترات‌زدایی نیترات، نیترات‌زدایی اکسید نیتروژن، نیترات‌زدایی نیتریت و اکسیداسیون منگنز به طور قابل توجهی (P < 0.01) بالاتر از کشت تکی بود. عوامل بیماری‌زای گیاهی از 6.13٪ در کشت تکی به 2.46٪ در کشت مخلوط کاهش یافت.

نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که کشت مخلوط زعفران و انگور بر عملکرد زعفران تأثیر مثبت دارد. بر اساس داده‌های موجود، کشت مخلوط منجر به افزایش جوامع میکروبی، از جمله برخی از گونه‌هایی که قبلاً به عنوان مفید برای سایر گیاهان شناخته شده بودند، شد. این یافته‌ها پایه و اساس کاربرد گسترده کشت مخلوط زعفران و انگور را بنا می‌نهد و یک استراتژی امیدوارکننده برای افزایش عملکرد زعفران ارائه می‌دهد.

Background: Saffron (Crocus sativus L.) is a valuable herb. In our study, we counted the number of saffron flowers in two cropping patterns (saffron monoculture and saffron-grape intercropping), and analyzed the microbial community diversity and composition using Illumina high-throughput sequencing methods based on 16 S and ITS amplicons. Results: The results showed that saffron-grape intercropping significantly increased number of flowers compared to saffron monoculture (P < 0.01). Saffron-grape intercropping influenced rhizosphere soil chemical properties and altered rhizosphere microbial communities. The pH of intercropped rhizosphere soil increased significantly from 5.84 to 6.43.

Spearman’s correlation revealed a significantly positive correlation between pH and Bacillus, Sphingomonas, Sphingobacterium, Halomonas, Pseudolabrys, and Dongia. Conversely, it showed a significant negative correlation with Pedobacter, Achromobacter, Tumebacillus, and Sphingopyxis in bacteria. In fungi, a significant negative correlation was observed. Although there was no significant difference in diversity, intercropping increased the observed richness and biodiversity of both bacteria and fungi compared to monoculture. Intercropping decreased the dominance of certain microbial taxa, including Fictibacillus, Microbacterium, and Glutamicibacter among bacterial genera, as well as Fusarium and Arthrographis among fungal genera. Additionally, functional analysis revealed that intercropping was significantly higher (P < 0.01) than monoculture in dark hydrogen oxidation, denitrification, nitrate denitrification, nitrous oxide denitrification, nitrite denitrification, and manganese oxidation. Plant pathogens decreased from 6.13% in monoculture to 2.46% in intercropping.

Conclusion: This study found that saffron-grape intercropping positively affected saffron yield. Based on the existing data, intercropping resulted in an increase in microbial communities, including some taxa previously identified as beneficial for other plants. These findings establish the foundation for the widespread application of saffron-grape intercropping and offer a promising strategy for increasing saffron yield.